Mouses e teclados

Falar sobre mouses e teclados pode soar básico demais, mas aproveitando que este é precisamente um tutorial para iniciantes, vamos a algumas apresentações rápidas.

O mouse foi inventado na década de 60, mas se tornou popular apenas a partir de 1984, com o lançamento do Apple Macintosh, que foi a primeira plataforma a oferecer um sistema operacional com interface gráfica a um preço acessível. Nos PCs, o mouse se tornou comum apenas a partir dos micros 386 com o Windows 3.x, mais de 6 anos depois.

Apesar da importância, o mouse é um dispositivo bastante simples, que detecta os movimentos e envia coordenadas que são usadas pelo sistema operacional para calcular a posição do cursor.

Os primeiros mouses eram baseados em sistemas mecânicos. O mais usado foi o sistema opto-mecânico, encontrado nos mouses de bolinha, onde a bola emborrachada move dois eixos, que monitoram os movimentos nos eixos X e Y:

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Mouse mecânico e o detalhe do disco na ponta do eixo

Cada eixo é conectado a um disco com pequenos furos, o que permite que o movimento seja lido usando um par de leds infravermelhos e sensores. Conforme o mouse é movido, os discos giram, interrompendo a passagem da luz por curtos períodos e criando pulsos que são contabilizados pelo controlador. A partir daí, fica fácil calcular a distância percorrida em cada direção.

Essa é uma tecnologia da década de 80, que é simples e barata, mas ao mesmo tempo pouco precisa e propensa ao acúmulo de sujeira, que torna necessário abrir e limpar o mouse periodicamente.

Os mouses mecânicos são muito simples de se produzir e muito baratos, por isso continuam a ser fabricados, resistindo à passagem do tempo. Eles podem ser utilizáveis se você usa resoluções de tela baixas, mas o baixo número de leituras faz com que você precise reduzir muito a velocidade do cursor para manter um nível mínimo de precisão em resoluções mais altas.

A resposta para estas limitações veio em 1999 com a introdução dos mouses ópticos. Neles, a parte mecânica é substituída por um pequeno sensor CMOS (similar ao usado em câmeras), que tira fotos da superfície sob o mouse. As capturas são sincronizadas com a emissão de feixes de luz por um LED vermelho (ou um laser no caso de alguns modelos recentes) que ilumina a superfície, como o flash de uma câmera:

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O sensor possui uma resolução muito baixa (apenas 18×18 ou 30×30 pixels) mas em compensação trabalha a uma enorme velocidade, com uma taxa de captura de 1500 a 6400 frames por segundo de acordo com o modelo.

As fotos são processadas por um chip DSP (um processador de sinais), que detecta o movimento comparando os quadros. O movimento é calculado com uma boa precisão com base em pontos de referência (como grãos de poeira ou detalhes coloridos no mousepad), que são escolhidos automaticamente pelo controlador. Nas duas capturas a seguir, por exemplo, o controlador se orientaria pelos riscos à esquerda e pela posição do “2”:

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Exemplos de quadros capturados pelo sensor

Todo o sistema é baseado na reflexão da luz (que precisa ser capturada pela câmera) e na existência de irregularidades na superfície. É por isso que os mouses ópticos funcionam melhor em mousepads de tecido (especialmente os de cor escura) ou em superfícies foscas e não funcionam muito bem em superfícies transparentes ou muito brilhantes.

Continuando, temos a questão das interfaces. Os primeiros mouses usados em micros PC utilizavam portas seriais. A IBM introduziu a porta PS/2 em 1987 (junto com a linha de PCs do mesmo nome) mas elas só se tornaram predominantes por volta de 1999, com a popularização das placas-mãe ATX.

Com a popularização dos mouses ópticos, o uso da porta USB passou a ser mais comum, pois ela é capaz de fornecer mais energia e oferece mais banda, o que permite o uso de taxas de atualização mais altas.

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Portas PS/2, USB e seriais em uma placa antiga da ECS

Existem adaptadores para ligar mouses USB em portas PS/2, mas eles não funcionam em todos os modelos, pois é necessário que o mouse suporte o protocolo e seja capaz de trabalhar dentro das especificações elétricas da porta PS/2. Existem também adaptadores PS/2 > USB, mas eles raramente funcionam, pois poucos mouses PS/2 suportam o protocolo USB.

Concluindo, existem também adaptadores para conectar um mouse PS/2 e um teclado mini-DIM em uma porta USB. Eles incluem um controlador que capta os sinais e os modula dentro do protocolo HID, que é o mesmo usado pelos teclados e mouses USB. Eles são automaticamente detectados pelos sistemas operacionais atuais, mas é comum que as teclas especiais do teclado não funcionem, devido às limitações do controlador.

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Adaptador USB > PS/2 e o adaptador HID para teclado e mouse

Fios são sempre uma forma confiável de transportar informações, mas eles são incômodos no caso dos mouses (especialmente se você usar um notebook) o que levou ao florescimento dos mouses sem fio. Os primeiros modelos utilizavam infravermelho (o mesmo sistema usado em controles remotos) e possuíam várias limitações, como a necessidade de existir linha visada entre o transmissor no mouse e a base receptora, a baixa taxa de atualização e o pequeno alcance.

Felizmente, eles foram rapidamente substituídos pelos mouses RF (que utilizam sinais de rádio) e pelos mouses bluetooth, que estão se tornando populares entre usuários de notebooks. Um dos grandes motivos é que hoje em dia a maioria dos modelos trazem transmissores bluetooth integrados, o que permite usar o mouse diretamente, sem precisar do transmissor pendurado na porta USB.

Os mouses RF utilizam um botão de sincronismo, que é usado para ativar a comunicação com o receptor da primeira vez que o mouse é ligado e também para trocar o canal de comunicação manualmente em caso de interferência. No caso dos mouses bluetooth, existe também um código PIN (quase sempre alto básico como 1111 ou 1234) que precisa ser especificado ao fazer o pareamento com o PC.

Comparados com os mouses, os teclados são dispositivos incrivelmente simples, que pouco mudaram da década de 80 para cá. A tecnologia mais usada é a dome-switch, que consiste no uso de duas folhas plásticas com trilhas impressas e domos de borracha. Dependendo do modelo, podem ser usados domos separados para cada tecla (o mais comum) como no teclado da foto, ou uma membrana inteiriça com os domos para todas as teclas, mas o resultado é o mesmo.

Quando as teclas são pressionadas, um pino no centro do domo pressiona a junção de contatos referente à tecla, fechando o contato. Um controlador simples registra o pressionamento das teclas e faz a interface com o restante do PC.

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Os primeiros teclados utilizavam o conector DIM, que continuou em uso até a época dos micros K6-2 com gabinete AT. Com a popularização das placas-mãe ATX, eles finalmente deram lugar aos teclados atuais, com conectores mini-DIM (o encaixe é o mesmo usado pela porta PS/2 do mouse). Embora a pinagem seja a mesma, o mini-DIM é muito menor, o que economiza espaço no painel e oferece um visual menos retrógrado. Na placa-mãe, o conector do teclado é lilás, enquanto o do mouse é verde.

Mais recentemente temos tido a popularização dos teclados USB, que seguem a tendência entre os fabricantes no sentido de reduzir (e eventualmente eliminar) o uso de interfaces de legado, uma lista que inclui também as portas seriais e paralelas, portas IDE, porta do drive de disquetes e slots PCI. Isso tem feito com que cada vez mais placas novas adotem o uso de um único conector PS/2 híbrido para o teclado e mouse (ele é metade lilás e metade verde), presumindo que você usará ou um mouse ou um teclado USB:

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Diferente dos mouses ópticos, que se beneficiam da melhor taxa de transferência do USB, no caso dos teclados as vantagens estão mais ligadas a fatores práticos, como a possibilidade de usar o mesmo teclado no PC e no notebook. Inicialmente os teclados USB eram mal-vistos, pois muitas placas-mãe não detectavam o teclado durante o boot (o que impedia que você o utilizasse para configurar as opções do setup); mas, com o tempo, as arestas foram aparadas e o suporte a eles se tornou transparente.

Confira a quarta parte do tutorial em: https://www.hardware.com.br/tutoriais/hardware-iniciantes-4/

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